框架结构设计在建筑结构设计中的应用刍议

框架结构设计在建筑结构设计中的应用刍议

发表时间：2019-03-07T14:57:35.173Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第33期作者：白建亭[导读] 随着不断发展的科学技术，进行建筑结构设计的同时，使用设计的方式比较多样，经常使用的建筑结构设计方式就是框架结构设计。

陕西丰宇设计工程有限公司

摘要：随着经济建设的不断发展，人们的物质生活水平得到了进一步提高，人们对于建筑结构设计的质量提出了更高的要求。这些要求不仅仅表现在外观上，更表现在了建筑的内部结构上，人们现在越来越喜欢框架式的房屋结构，在建筑设计中应用框架式理念能极大地满足人们的需求。本文将主要探讨框架结构设计在建筑结构设计中的应用。

关键词：框架结构；原则；问题；设计

随着不断发展的科学技术，进行建筑结构设计的同时，使用设计的方式比较多样，经常使用的建筑结构设计方式就是框架结构设计。正式因为框架结构设计比较简单，同时灵活的对建筑结构进行布局，所以在不同类型建筑结构当中广泛的使用。显然，尽管框架结构使用当中有非常多的优势，但是也要充分了解到框架结构设计当中出现的问题和不足，从使用有效的方式进行解决，最后将我国框架结构设计品质和水准不断的提升，帮助我国建筑工程得到更好的发展进步。

一、框架结构设计的基本原则

1.强柱弱梁原则

强柱弱梁，指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求，用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的。其目的就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全一可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”。在框架结构设计时，把柱子做的尽量强，配筋考虑加大（不要过于加大截面，因为截面越大刚度越大，刚度越大则分到的地震力也就越大）。梁的配筋则相对考虑减小一些，尤其是支座位置的配筋不要过于超过计算值。在保证符合各项规范要求的前提下，在PKPM里，梁的应力比可以在不出红字的前提下做得尽可能大，而柱的轴压比不要做得太大，尽可能控制在0.5-0.6以下。

2.强剪弱弯的原则

强剪弱弯，指的是使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载能力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。使结构构件在发生受弯破坏前不先发生剪切破坏。用以改善构件自身的抗震性能。“剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有预兆的，瞬时发生，没有防范，所以我们要避免发生剪切破坏！在框架结构设KPM设计计算时，在计算满足的前提下，应适当增加抵抗剪切力的钢筋，来提高构件的抗剪能力。

3.强节点弱构件的原则

强节点弱构件，是指节点的承载力应高于连接构件，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。在进行建筑物框架结构设计工作时，需要遵循刚柔结合的原则，使建筑物拥有一定的柔韧性，使建筑物能够承受瞬间较大压力，与此同时，建筑结构还需要拥有一定的刚强度，使建筑物能够抵抗一定的压力。只有将刚柔结合做得比较好的建筑物结构设计方案，才能使建筑物的稳定性得到有效保证。

二、概念设计上应注意的几个问题

1.关于强柱弱梁节点

这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

2.关于“强剪弱弯”措施

强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。

3.注意构造措施

①对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相連，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。②对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施。③对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于0.3into），建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。④其它构造措施限于篇幅，这里不再赘述，请详见新规范。

三、设计构造方面的几个问题

1.框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%，0.4%。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。

2.底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求

《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求，设计中应重点说明。

3.框架梁的纵向配筋率应注意

《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。

4.框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求

《混凝土结构设计规范》中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。结束语

综上所述，在房屋设计中充分地展现出框架式理念能极大地满足人们的需求和社会发展的需要，相关技术人员在设计的过程中要充分发挥自己的主观能动性来将框架式理论与建筑实际结合起来，以提高建筑工程的质量水平。框架式结构在现代建筑设计中具有极大的作用，相关建筑企业一定要将框架式理念充分融入建筑设计的过程中去来提高建筑设计的水平，推动建筑行业的发展。

参考文献

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